基于龐特里雅金最小值原理的燃料電池混合動(dòng)力汽車電池管理

燃料電池混合動(dòng)力汽車的許多問題都與電池的工作電流有關(guān)（如電池過熱、電池材料的物理結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等），所有這些問題都可能導(dǎo)致燃料電池混合動(dòng)力汽車電池出現(xiàn)安全問題（如電池爆炸和熱失效等），從而引起公眾對(duì)燃料電池混合動(dòng)力汽車的焦慮和擔(dān)憂。本研究的目標(biāo)是優(yōu)化燃料電池混合動(dòng)力汽車電池系統(tǒng)，通過采用電池管理策略，使其運(yùn)行在安全電流范圍內(nèi)，提高電池包的安全性，通過電池狀態(tài)控制提高電池的使用效率。

考慮到電池電流約束、電池性能和電池健康等因素，基于龐特里雅金最小值原理（PMP）提出了燃料電池混合動(dòng)力汽車電池管理系統(tǒng)。PMP應(yīng)用于電池管理策略，進(jìn)而優(yōu)化汽車運(yùn)行時(shí)燃料和電池間的能量分配。在PMP中，電池電流耦合和燃料消耗控制作為兩個(gè)約束函數(shù)?；赑MP的電池管理策略能緩解電池健康狀態(tài)的衰減。對(duì)電池電流消耗、狀態(tài)分析和健康狀態(tài)進(jìn)行了模擬仿真。

對(duì)電池工作中每個(gè)時(shí)刻的有效電量進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)而提高電池的健康狀態(tài)。放電量和放電深度對(duì)電池的健康狀態(tài)都有影響。PMP電池管理包括對(duì)電池電流約束和電池性能分析。當(dāng)電池工作電流超過20A，約束函數(shù)開始參與PMP電池管理策略。燃料電池堆中將分配較多的能量，而電池組中分配的能量將減少，這樣可保證電池在允許的電流約束范圍內(nèi)工作。在考慮電池約束和不考慮電池約束的兩種狀態(tài)下，對(duì)燃料電池混合動(dòng)力汽車電池管理系統(tǒng)進(jìn)行了循環(huán)試驗(yàn)和比較分析。結(jié)果表明，考慮電池電流約束時(shí)電池的健康狀態(tài)較好；考慮電流約束的電池管理可減輕燃料電池混合動(dòng)力汽車電池的退化。目前，越來越多的研究將考慮電池大小、延長(zhǎng)電池使用壽命、更廣使用范圍等因素。

YoichiHorietal.SAE 2015-01-1217.

編譯：王維